“Año de la Diversificación Productiva y el Fortalecimiento de la Educación”

FACULTAD: INGENIERIA Y ARQUITECTURA

ESCUELA: INGENIERIA CIVIL

TEMA:

COMPORTAMIENTO DE LOS SUELOS GRANULARES

ASIGNATURA : MECANICA DE SUELOS

DOCENTE : ING. Marcelo AREVALO

ALUMNO : Mesías LLANOS GRANDEZ

Tarapoto 17 de agosto del 2015

INDICE

1. INTRODUCCIÓN2. OBJETIVO

2.1. OBJETIVO GENERAL

2.2. OBJETIVO ESPECÍFICO

3. FUNDAMENTO TEÓRICO

3.1 COMPORTAMIENTO DE LOS SUELOS GRANULARES.

- FORMA Y TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS

- DENSIDAD RELATIVA

- ESTRUCTURA DE LAS PARTÍCULAS, TEXTURA

- DISTRIBUCIÓN DE TAMAÑO DE PARTÍCULAS

- APLICACIONES DEL ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

- DISEÑO DE MEZCLAS

- CONEXIÓN GRANULOMÉTRICA

- DISEÑO DE FILTROS PARA SISTEMAS DE SUB DRENAJE.

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

4.1 CONCLUSIONES

4.2 RECOMENDACIONES

5. ANEXOS

6. BIBLIOGRAFÍA

INTRODUCCIÓN

En ingeniería, la mecánica de suelos es la aplicación de las leyes de la física y las ciencias naturales a los problemas que involucran las cargas impuestas a la capa superficial de la corteza terrestre. Esta ciencia fue fundada por Karl von Terzaghi, a partir de 1925.

Todas las obras de ingeniería civil se apoyan sobre el suelo de una u otra forma, y muchas de ellas, además, utilizan la tierra como elemento de construcción para terraplenes, diques y rellenos en general; por lo que, en consecuencia, su estabilidad y comportamiento funcional y estético estarán determinados, entre otros factores, por el desempeño del material de asiento situado dentro de las profundidades de influencia de los esfuerzos que se generan, o por el del suelo utilizado para conformar los rellenos.

Si se sobrepasan los límites de la capacidad resistente del suelo o si, aún sin llegar a ellos, las deformaciones son considerables, se pueden producir esfuerzos secundarios en los miembros estructurales, quizás no tomados en consideración en el diseño, productores a su vez de deformaciones importantes, fisuras, grietas, alabeo o desplomos que pueden producir, en casos extremos, el colapso de la obra o su inutilización y abandono.

En consecuencia, las condiciones del suelo como elemento de sustentación y construcción y las del cimiento como dispositivo de transición entre aquel y la supraestructura, han de ser siempre observadas, aunque esto se haga en proyectos pequeños fundados sobre suelos normales a la vista de datos estadísticos y experiencias locales, y en proyectos de mediana a gran importancia o en suelos dudosos, infaliblemente, al través de una correcta investigación de mecánica de suelos

I. OBJETIVOS

II.

2.1. OBJETIVO GENERAL

Desarrollar en el estudiante el conocimiento e investigación en el campo de MECANICA DE SUELOS

2.2. OBJETIVO ESPECIFICO

Que el alumno pueda resolver teóricamente los problemas Adquirir nuevos conocimientos mediante una investigación

profunda sobre el tema. Aprender los principios de la resistencia de los materiales Aplicar los fundamentos y metodologías a casos reales.

III. FUNDAMENTO TEORICO

COMPORTAMIENTO DE LOS SUELOS GRANULARES.

Por definición los suelos granulares son aquellos cuyos granos no están juntos firmemente. De este modo, el suelo se desintegra en granos individuales al sumergirse en el agua. Las arenas y las gravas son suelos granulares típicos. Los limos, que contienen partículas no menores que 0.002 mm, pueden también ser considerados como granulares en algunos sistemas de clasificación. La propiedad índice más obvia de los suelos granulares estará relacionada al tamaño de los granos. Para suelos con partículas más gruesas que 0.05 mm, el análisis granulométrico se realiza por tamizado. Es generalmente cierto que los suelos de grano grueso son más permeables y menos compresibles que los suelos de grano fino, y que suelos “bien graduados” tienden a ser menos permeables, menos compresibles y más resistentes que los suelos “pobremente graduados”. La granulometría del suelo, por lo tanto, tiene cierta significancia, aunque a toda la curva no se le puede asignar un valor numérico simple. Por consiguiente, es necesario definir uno o más puntos en la curva.

FORMA Y TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS

Con excepción de los granos esféricos o cúbicos, una sola dimensión no puede determinar con exactitud el tamaño de las partículas de un suelo. Por eso, la clasificación según forma adquiere tanta importancia como su tamaño. Los geólogos

suelen emplear términos tales como: en forma de disco, de hojas, de varas, de esferas, etc, para describir la relación predominante de dimensiones en las partículas. En ingeniería de suelos, se clasifican los granos según las siguientes formas:

-Redondeadas -De cantos vivos -De cantos redondeados -Laminares o en escamas - -Alargadas o en bastones

La forma de las partículas influye en el comportamiento y la capacidad portante de un suelo. En todos los granos se pueden determinar los siguientes parámetros:

a) La esfericidad b) La angulosidad c) La planeidad Los granos redondeados son los que se asemejan a una esfera. El índice de redondez ‘r se obtiene:

siendo Σr la sumatoria de los radios menores de los cantos vivos o redondeados de las partículas y R el radio del círculo inscripto. N es el número de cantos salientes, como muestra la figura 1.3 a.

Los granos redondeados oponen mayor resistencia a ser desmenuzados y son capaces de resistir grandes cargas estáticas con pequeñas deformaciones. El índice de esfericidad Ie resulta:

siendo Dd el diámetro del circulo cuya área es igual a la de la proyección de la partículasobre un plano paralelo a su mayor dimensión de apoyo, y Dc el diámetro del circulo

circunscripto. También se puede medir la esfericidad con la relación:

siendo De el diámetro equivalente de una esfera cuyo volumen sea el mismo de la partícula, y L su mayor dimensión. Los granos con formas laminares o alargadas presentan una esfericidad muy reducida. Las partículas obtenidas de las piedras quebradas por trituración mecánica tienen generalmente vértices muy agudos y se agrupan bajo la clasificaci6n de granos de cantos vivos, los cuales luego por erosión, van puliendo y redondeando sus aristas. La angulosidad es la medida de la - agudeza de los vértices de una partícula. La figura 1.4 muestra algunos ejemplos de cantos de diferente angulosidad, desde el caso de bordes. agudos y cortantes, hasta una redondez que se aproxima a la esférica. Generalmente las arenas donde predomina el feldespato, el cuarzo y la dolomita presentan aristas con marcada angulosidad, especialmente cuando permanecen cerca de su lugar de origen. Pero si las arenas han sido transportadas y batidas por el viento y las olas del mar, suavizan notablemente - sus bordes, como ocurre con Las de las playas. Generalmente las partículas con cantos vivos tienden a quebrar con facilidad por la. Concentración de esfuerzos que se localizan en sus puntos de contacto, ofrecen mayor resistencia al desplazamiento que las partículas redondeadas. Los granos laminares o en escaras tienen el aspecto de hojas secas superpuestas y son el resultado de la exfoliación de las micas ó de los minerales arcillosos. Ver fig. 1.5 a.

Las partículas con características de planeidad tienden a orientarse horizontalmente, unas sobre otras, y ofrecen buena resistencia a las cargas perpendiculares a su plano, si bien desplazan fácilmente en la dirección paralela a su superficie, cuando se hallan ordenadamente dispuestas. Los suelos de granos laminares están dotados de características elásticas y resultan mullidos frente a las cargas dinámicas, si bien son altamente anisótropos, especialmente en el caso de suelos compactados. El Índice de planeidad se define por la relación:

siendo B y H el ancho y el espesor respectivamente de las partículas. Las partículas alargadas y en forma de bastones se presentan en algunas arcillas. Ver fig. 1.5 b). El Índice de alargamiento Ia se mide

Cuando el valor de 1 es elevado, los granos presentan el inconveniente de que se rompen con facilidad bajo las cargas a Los suelos formados por partículas alargadas tienden a orientarlas en una misma dirección en terraplenes o laderas, de modo que se crea un plano preferencial de deslizamiento, que resulta peligroso para su estabilidad.

DENSIDAD RELATIVA

Es una propiedad índice de los suelos y se emplea normalmente en gravas y arenas, es decir, en suelos que contienen casi exclusivamente partículas mayores a 0.074 mm (malla #200).

La densidad relativa es una manera de indicar el grado de compacidad (compactación) de un suelo y se puede emplear tanto para suelos en estado natural como para rellenos compactados artificialmente.

El uso de la densidad relativa es importante en mecánica de suelos debido a la correlación directa que ella tiene con otros parámetros como por ejemplo: el ensayo Proctor, el ensayo C.B.R. y oros relacionados con la capacidad de soporte de un sueloConceptualmente la densidad relativa indica el estado de compacidad decualquier tipo de suelo.La densidad relativa se obtiene determinando otros parámetros como lo son: Densidad Mínima, Densidad Máxima y la Densidad en Sitio, de estos, los dos primeros se realizan en laboratorio y el ultimo se debe realizar en terreno.El ensayo es aplicable a suelos que contengan hasta un 12% de partículasfinas y un tamaño máximo nominal de 80 mm

DENSIDAD MINIMA

Colocar el material en el molde tan suelto como sea posible, vaciándolo aflujo constante y ajustando la altura de la descarga.

Enrasar el material excedente mediante una pasada continua con una regla de acero, procurando no compactar el material.

DENSIDAD MÁXIMA

Para la realización de este ensayo existen dos métodos, el método seco y el húmedo.

MÉTODO SECO:

Se ajusta al molde el collar superior, y el conjunto a la mesa vibradora. Se coloca la sobrecarga en la superficie del suelo, se hace vibrar la mesa a la amplitud máxima durante 8 minutos. Luego se retira la sobrecarga y el collar y se pesa el suelo mas el molde y se anota el peso

MÉTODO HÚMEDO:

Se efectúa sobre el material de la muestra acondicionada al cual se agrega suficiente agua, o si se prefiere, sobre el suelo húmedo del terreno. Si se agrega agua al suelo seco, dejar transcurrir un periodo mínimo de remojo de ½ hora.

Durante y después del llenado del molde, vibrar el suelo por un periodo total de 6 minutos, colocar la sobrecarga en la superficie del suelo y se realiza la vibración durante un periodo de 8 minutos.

Retirar cuidadosamente el total de la muestra de suelo que llena el molde y secar hasta masa constante. Pesar y registrar la masa seca del suelo que llena el molde.

ESTRUCTURA DE LAS PARTÍCULAS, TEXTURA

ESTRUCTUR A D E LO S SUELO S .

La estructura primaria en su estado natural, es la disposición y estado de agregación de los granos, lo que depende del ambiente de meteorización en los suelos residuales, o del ambiente de deposición en los suelos transportados. Esta es la fábrica textural que hereda el suelo. Otras discontinuidades en la masa, por ejemplo, pliegues y fracturas, por tectonismo, vulcanismo, etc., o las que marcan ciclos de actividad geológica (planos de estratificación, disolución, alteración, etc.), son la estructura secundaria y constituyen aspectos estructurales a mayor escala; esta es la fábrica estructural que hereda el suelo (relictos). En el proceso de sedimentación, las partículas sólidas están sometidas a fuerzas mecánica y eléctricas. Las primeras afectan todas las partículas (ambientes turbulentos, gravedad, etc.) y las segundas a las partículas finas (atracción, repulsión y enlaces iónicos, en medios acuosos). Cuando dominan fuerzas de atracción eléctrica, se produce floculación y cuan do dominan las de repulsión, y las partículas se separan, dispersión. La temperatura y concentración iónica influyen en la incidencia del medio acuoso de la sedimentación. Así, la estructura primaria puede ser:

TEXTURA

DISTRIBUCIÓN DE TAMAÑO DE PARTÍCULAS

DISTRIBUCIÓN DE TAMAÑO

El intervalo "i" contiene todos los granos cuyo tamaño "t" es tal que tmin < t ≤ tmax

Para proceder a la clasificación, se realiza el conteo del número de granos en cada intervalo "i", obteniéndose entonces el número total de granos de la muestra como la

sumatoria .

La relación indica la fracción (en números) de los granos que poseen un tamaño correspondiente al intervalo "i".

En los datos clasificados la lista de los tamaños de los granos que corresponden al intervalo "i" se reemplaza por dos datos: uno que define el intervalo "i" ( ó ) y

otro que dé cuenta del conteo de granos perteneciendo a este intervalo ( ó ). El conjunto de estos dos datos para todos los intervalos "i” se llama distribución de tamaños.

APLICACIONES DEL ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

El análisis granulométrico se utiliza en los siguientes casos:Para clasificar un suelo.

Para realizar estabilización mecánica. Para determinar el método por el que se debe compactar un suelo. Para determinar material de filtro. Para huso granulométrico. Para determinar material de subdrenaje. Estabilización mecánica Cuando la distribución granulométrica del suelo utilizado como material de

construcción no cumple con los requisitos de granulometría debe realizarse la corrección granulométrica llamada estabilización mecánica.

PROCEDIMIENTO

Se realiza el análisis granulométrico de ambos materiales y se determina sus respectivas curvas granulométricas para verificar el huso granulométrico de cada una de ellas. Si no cumplen se procede con la corrección granulométrica.

USO GRANULOMÉTRICO

Se determina los valores X e Y con las siguientes expresiones

% pasa mat. I * X + % pasa mat. II * Y = % pasa mat. Requerido …(1)

100 100

X + y = 100 -------------------------------- (2)

% pasa Mat. I y % pasa Mat. II deben pertenecer a la misma malla.

Se multiplica todos los porcentajes que pasa en cada malla del material I por el valor de X

Se multiplica todos los porcentajes que pasa en cada malla del material II por el valore de Y

Sumar los % que pasan de ambos materiales Dibujar la curva granulométrica

Realizar la estabilización granulométrica de los siguientes materiales de tal manera que por la malla N° 4 pase el 50 % de material estabilizado